宇宙射線轟擊大氣層

　　導讀：科學家認為一顆30光年遠的超新星爆炸產生的宇宙射線可能會造成我們地球的輻射量激增，進而直接或者間接導致大量物種滅絕。現在一些科學家正在尋找這類宇宙行為的可能證據。27日，美國宇航局太空網撰文詳細描述了宇宙射線對地球生命的影響。以下為文章全文：

　　雖然化石記錄中的幾次生物大滅絕可能與小行星撞擊或大規模火山爆發有關，但這些古代生物大滅絕原因可能有很多，這至今是人們討論的話題。美國伊利諾斯大學的布裡恩·菲爾茲說：「這可能與附近發生的天文事件導致地球承受的輻射急劇增加有關。」

　　一顆30光年遠的超新星爆炸可能會造成我們地球的輻射量激增，進而可能直接或者間接導致大量物種滅絕。現在一些科學家正在尋找這類宇宙行為的可能證據。菲爾茲說：「只發現死去的動物並不能證明鄰近超新星。」

　　宇宙射線主要是來自超新星爆炸產生的高能質子。我們無法準確地跟蹤它找到它的源頭，因為它的軌跡被磁場彎曲了。事實上，一種典型的宇宙射線會在星系的磁場內彈跳數百萬年，最後才會撞上某個天體，比如地球。菲爾茲說：「地球大氣上層每平方厘米每秒遭受數條宇宙射線轟擊，永遠如此。」這些原始的宇宙射線永遠不會到達我們地面，而是與上層大氣中的原子相撞，形成能量較低的「二級」粒子。

　　次生效應

　　在海平面上，大多數二級宇宙射線是高穿透力的介子。每分鐘約有1萬介子穿過我們的身體。一些介子會電離經過我們肉體的分子，有時會導致可能有害的基因突變。現在，人體每年受到的宇宙射線的幅射強度相當於接受10次X光胸透。但是，我們不應該為此擔憂，因為它只是人類承受的自然背景輻射中的一部分，我們的祖先世代承受。

　　相反，宇宙射線引起的基因突變有時可能是有好處的。波蘭什切青大學的弗朗哥·費拉裡說：「顯然，從某些方面而言，宇宙射線形成了地球上有機體的進化。」在最新發行的《天體生物學》雜誌上，費拉裡和什切青大學的埃瓦·蘇澤斯基維茲對我們所瞭解的宇宙射線進行了評估，他們爭辯說，這些粒子現在的生物關聯不見得能代表它們的過去。他們寫道：「地球早期的有機體的DNA不穩定，可能很容易在外界作用下變異，或許比現在的細菌更易變異，這是非常有可能的。」

　　宇宙射線風暴

　　很久以前不光生物容易變異，宇宙射線也可能更為強烈，影響著地球的大氣和下面的生命。一項有爭議的理論認為，宇宙射線能促進雲的產生。天空雲彩越多，把反射回太空的陽光便越多，讓地球冷卻，從而引起整個生態系統的改變。

　　另一項關於宇宙射線的理論幾乎與之相反——宇宙射線剝離了我們的可起保護作用的臭氧層，在更多太陽紫外輻射之下地球會枯萎。過量的紫外線形成不利於生命的環境。臭氧損耗還可能因鄰近的伽馬射線爆發而加劇。但是，菲爾茲表示，這種射線的閃現只持續1秒，幾年之後臭氧就會恢復。相比之下，來自超新星的宇宙射線會轟擊地球至少1000年。他說：「伽馬射線爆發可能只能影響一個有機體，但是宇宙線會影響很多代人。」

　　僥倖避過

　　要想弄清楚生物大滅絕事件是否由宇宙射線引起，科學家需要研究在附近的超新星上形成然後在爆炸衝擊波的作用下落在我們地球上的放射性同位素。

　　1999年，慕尼黑工業大學的研究人員從深海的岩石樣本中發現了鐵60。這種極其罕見的同位素鐵是由超新星爆炸形成的。它也具有放射性，不穩定，半衰期為150萬年，因此，它一定來自一顆很新的超新星。根據鐵60的位置和濃度，這組德國科學家後來計算出了這個假定的超新星於280萬年前在100光年之外爆炸。

　　菲爾茲相信，就造成生物大滅絕而言這個距離可能太遠了。他說：「我稱它為僥倖避過。」該超新星的宇宙線可能對氣候產生了影響，但是，要造成重大生物損傷，超新星只有在距離地球約30光年之內爆炸才有可能。

　　雖然就星系標準而言30光年微不足道，但是，菲爾茲認為，在地球45億年的歷史中遭受超新星致命輻射10多次是可能的。但是，鄰近的超新星不是增大宇宙線強度的唯一方式。費拉裡稱，因為我們的太陽圍繞銀河中心做軌道運動，它有規律地經過銀河的螺旋形臂狀物的一隻，在這裡宇宙光輻射高於平均水平。有研究人員猜測，每次經過螺旋形臂狀物都會造成地球上的冰河時代，因為宇宙射線促使雲的形成。

　　科學家梅洛特和他的同事也發現了我們太陽在銀河平面上下移動和化石生態多樣性的6300萬年的週期之間存在可能聯繫。這種假設是太陽系每次偏向銀河一側最遠時遭受的宇宙射線較多。但是，現在，梅洛特認為，這種移動可能只扮演一個小角色，因為最新證據顯示大陸上升和可觀測的生物多樣性週期之間存在聯繫。要想明晰宇宙光與生物大滅絕事件之間的關係還需要進行更多研究。

　　梅洛特表示，尋找附近超新星的其他放射性同位素證據的研究仍在繼續，他的研究小組正在開發宇宙射線轟擊模擬，希望看到生物大毀滅的任何可證實模式是否存在。他說：「地面的全面影響這個問題至今還無人研究過。」